DE69434327T2

DE69434327T2 - Vorrichtung zum Absperren eines Rohres

Info

Publication number: DE69434327T2
Application number: DE69434327T
Authority: DE
Inventors: Eric N. Sapulpa Freeman; Bill D. Tulsa Andrew; David L. Tulsa Blevins; Gene R. Tulsa Ralls; Buddy A. Sapulpa Wilson; Coy D. Tulsa Osburn
Original assignee: TDW Delaware Inc
Current assignee: TDW Delaware Inc
Priority date: 1994-05-05
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: EP1271041A1; SK283450B6; PL305398A1; EP0984217B1; HU9402844D0; EP0681139A3; HUT71025A; AU6618094A; AU663843B3; DE69433580D1; US5531250A; AU679523B2; CZ291123B6; CZ243594A3; EP0984217A1; PL175174B1; DE69424037T2; SK127394A3; EP0681139A2; AR014251A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen des Inneren eines Rohres mit einer zylindrischen Innenoberfläche. Das Rohr ist mit einer Zutrittsöffnung mit einem Durchmesser versehen, welcher im wesentlichen gleich oder kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Innenoberfläche des Rohres ist.
Es gibt Vorrichtungen zum Erzeugen einer Öffnung in der Wand einer Rohrleitung selbst dann, wenn die Rohrleitung unter Flüssigkeits- oder Gasdruck steht. Als Verweis auf Vorrichtungen, die zum Anzapfen einer unter Druck stehenden Rohrleitung verwendet werden können, siehe die nachstehenden U.S. Patente 3,614,252 mit dem Titel "Tapping Apparatus"; 4,579,484 mit dem Titel "Unterwater Tapping Machine"; und 4,880,028 mit dem Titel "Completion Machine".
Um den Durchfluß durch einen Abschnitt einer Rohrleitung, die unter Flüssigkeits- oder Gasdruck steht, zu unterbrechen, nachdem sie durch eine Anzapfmaschine wie in den vorstehend erwähnten Patenten beschrieben, angezapft wurde, ist es häufig erforderlich das Innere der Rohrleitung zu verschließen. US 4,184,504 betrifft ein Entfernungs- und Installationswerkzeug für ein Bohrlochkopfventil und stellt ein System bereit, das die Entfernung eines sich von einem Bohrlochkopf weg erstreckenden Auslaßventils 34 ermöglicht. Ein Manipulator 50 erstreckt sich axial in die zylindrische Basis 38 des Quellenkopfs. An dem unteren Ende des Manipulators 50 ist eine Vorkehrung zum Abdichten der Innenbohrung des Bohrlochkopfs getroffen, um das Entfernen eines an einem Auslaßrohr 30 angebrachten Ventils zu ermöglichen. Normalerweise werden bei der Auslegung eines Leitungssystems Ventile in der Rohrleitung dort installiert, wo es erforderlich ist, den Durchfluß der Flüssigkeiten oder Gase durch die Rohrleitung anzuhalten oder zu regeln, aber in vielen Fällen wird es notwendig, den Durchfluß in einem Längenabschnitt einer Rohrleitung anzuhalten, der kein für diesen Zweck zuvor eingebautes Ventil aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Dienstes. Andere haben bereits Verschlußeinrichtungen zum Verschließen des Inneren einer Rohrleitung durch eine in der Wand der Rohrleitung ausgebildete Öffnung vorgeschlagen. US 4,202,377 offenbart eine Vorrichtung zum Verschließen des Inneren eines Rohrs mit einer Steuerstange 40, welche mittels einer Gewindeantriebsschraube 48 positioniert wird, die durch eine sich horizontal erstreckende Kurbel 56 gedreht wird. Eine derartige mechanische Betätigung beschränkt die Kraft, die auf die Steuerstange ausgeübt werden kann. Für einen Hintergrundverweis auf Rohrverschlußvorrichtungen siehe die nachstehenden U.S. Patente 3,665,966 mit dem Titel "Pipe Plugger", erteilt am 30. Mai 1972 und 3,626,475 mit dem Titel "High Temperature Pipe Plugging Apparatus", erteilt am 7. Dezember 1971.
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbesserungen in einer Rohrverschlußvorrichtung. Die zu beschreibenden Verbesserungen sind insbesondere beim Verschließen des Inneren eines Rohres wichtig, das unter erheblichem Flüssigkeits- oder Gasdruck steht.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen des Inneren eines Rohres mit einer zylindrischen Innenoberfläche. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verschließen des Inneren eines Rohres einer zylindrischen Innenoberfläche nach Anspruch 1 vorgesehen. Das Rohr ist mit einer Zutrittsöffnung mit einem Durchmesser versehen, welcher im wesentlichen gleich oder kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Innenoberfläche des Rohres sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Verschlußvorrichtung ein aufrecht stehendes rohrartiges Verschlußvorrichtungsgehäuse mit einem Flansch oder einer anderen Einrichtung an dem unteren Ende zum Befestigen an einem Sattelanschlußstück oder einer anderen Vorrichtung, welche mit einer Öffnung in der Rohrleitung in Verbindung steht. In dem typischen Betriebsablauf, bei dem ein Loch in ein existierendes Rohr, das unter Flüssigkeits- oder Gasdruck steht, eingebracht ist, ist ein Schieberventil an einem Flansch befestigt, der die Öffnung in dem Rohr umfaßt.
Das Verschlußvorrichtungsgehäuse ist an der Oberseite des Zwischenventils so angebracht, daß, wenn das Ventil offen ist, eine Verbindung zwischen dem Inneren des Verschlußvorrichtungsgehäuses und dem Inneren des Rohrs durch die Öffnung bereitgestellt wird. Ein Gehäuseverschlußelement ist schwenkbar an dem oberen Ende des Verschlußvorrichtungsgehäuses befestigt. Das Gehäuseverschlußelement ist ein rohrförmiges Element mit einem integrierten beschnittenen kugelförmigen Außendurchmesser, d. h., ein Kugelabschnitt mit einer zylindrischen Öffnung durch diesen. Das obere Ende des rohrförmigen Verschlußvorrichtungsgehäuses besitzt einen Kugelsitz und eine Verschlußplatte, die den sphärischen Abschnitt des Verschlußelementes in Kontakt mit dem sphärischen Sitz hält. Innerhalb des Verschlußelementes ist teleskopartig eine längliche vertikale zylindrische Steuerstange aufgenommen. An der Steuerstange ist an deren unterem Ende ein Verschlußelement befestigt. Das Verschlußelement kann in verschiedenen Formen vorliegen. In einer Ausführungsform ist eine elastomerische Dichtmanschette an einem festen Verschlußvorrichtungskopf befestigt, der an dem unteren Ende der Steuerstange angebracht ist. Die Steuerstange kann so positioniert werden, daß sie den Verschlußvorrichtungskopf in das Innere des Rohres etwas über die Zugangsöffnung hinaus zum Verschließen des Inneren des Rohres vorschiebt.
Eine weitere Form eines Verschlußvorrichtungskopfes enthält eine auf einer Trägerplatte gelagerte elastomerische Manschette. Die Trägerplatte wird beweglich von einem Steuerstangenkopf an dem unteren Ende der Steuerstange gelagert, wobei die Trägerplatte einen sich nach unten erstreckenden Fuß besitzt. Mittels schräger Schlitze in der Trägerplatte und von dem Steuerstangenkopf gelagerter Rollen wird die Trägerplatte nach vorne gedrückt, sobald die Steuerstange nach unten gedrückt wird, so daß der Fuß die untere Innenoberfläche des Rohres erfaßt. Die Vorwärtsbewegung der Trägerplatte mit der zwischen ihr und der vorderen Platte eingeschlossenen elastomerischen Dichtmanschette drückt die elastomerische Dichtmanschette radial in die Innenwand des Rohres, um das Rohr weiter gegen einen Fluidstrom abzudichten. Dieses stellt eine verbesserte Dichtfähigkeit gegenüber sehr niedrigem Fluiddrücken und/oder bei unerwünschten Rohrinnenbedingungen bereit.
Ein dritter Typ eines Verschlußvorrichtungskopfes, der in dieser Erfindung dargestellt und beschrieben wird, ist ein Faltkopf. Bei diesem Verschlußvorrichtungstyp ist der Kopf in zwei Hälften unterteilt, wobei jede eine Hälfte einer zylindrischen Dichtmanschette enthält. Der Verschlußkopf wird gefaltet und dann in das Innere des Rohres durch eine darin ausgebildete Öffnung eingeführt, welche etwa 70% des Innendurchmessers des Rohres haben muß. Dann wird der Verschlußvorrichtungskopf entfaltet, um einen Stopfen in dem Inneren des Rohrs zum Blockieren des Flusses von Flüssigkeit oder Gas dadurch auszubilden. Wenn ein gefalteter Verschlußvorrich tungskopf verwendet wird, ist die Steuerstange aus zwei Abschnitten ausgebildet, das heißt aus einem äußeren Rohrabschnitt und einem inneren Stababschnitt. Durch die Verwendung der Handgriffe an dem oberen Ende der Innen- und Außenabschnitte der des Steuerstange, können die unterschiedlichen Hälften des Faltverschlußvorrichtungskopfes manipuliert werden, um den Kopf aus der gefalteten in die entfaltete Position und umgekehrt zu bewegen.
Es ist möglich, daß die vertikale Position der Steuerstange und des Verschlußvorrichtungskopfes manuell von der Bedienungsperson gesteuert werden, welche physisch die Steuerstange nach unten zum Bewegen des Verschlußvorrichtungskopfes in die Pipeline drückt, oder die Steuerstange nach oben zieht, um den Verschlußvorrichtungskopf aus dem Inneren der Pipeline in das Verschlußvorrichtungsgehäuse zu bewegen. Dieses System funktioniert nur zufriedenstellend, wenn die Verschlußoperation an einem Rohr mit einem bereits niedrigen Flüssigkeits- oder Gasdruck ausgeführt wird. Wenn jedoch versucht wird, ein Rohr mit größerem Durchmesser zu verschließen, wird es schwierig, manuell die Steuerstange in der Höhe zu positionieren. Der Grund dafür ist, daß der Flüssigkeits- oder Gasdruck eine Aufwärtskraft auf die Steuerstange ausübt, welche in direkten Bezug zu dem Druck/Querschnittsfläche mal der Querschnittsfläche der Steuerstange steht. Zur Lösung dieses Problems umfaßt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Verschiebevorrichtung. D. h., eine Verschiebevorrichtung ist an dem oberen Ende des Gehäuseverschlußelementes angebracht, wobei die Verschiebevorrichtung teleskopartig die Steuerstange aufnimmt und umgibt. Mittels die Steuerstange umgebenden Betätigungselementen und Federn, welche Kraft auf die Betätigungselemente ausüben, kann ein Verschiebevorrichtungshandgriff verwendet werden, um Kraft zwischen den Betätigungselementen oder zwischen den Verschiebevorrichtungsgehäuse und dem oberen Betätigungselement aufzubringen, um die Steuerstange über inkrementelle Schritte zu bewegen. In einer Position des Handgriffs kann die Steuerstange nach unten verschoben werden, um einen Verschlußvorrichtungskopf in das Innere einer Pipeline zu verschieben. In einer anderen Position des Handgriffs kann die Steuerstange nach oben verschoben werden, um den Verschlußvorrichtungskopf aus dem Inneren der Pipeline heraus und in das Verschlußvorrichtungsgehäuse zu bewegen.
Die Verschiebevorrichtung enthält eine Zugeinstellung, so daß die zum Bewegen der Steuerstange nach oben gegen die Schwerkraft erforderliche Greifkraft eingestellt werden kann.
Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung zum Verschließen des Inneren eines Rohrs dieser Erfindung ist die Verwendung eines Klemmelementes, das an dem oberen Ende der Verschiebevorrichtung so angebracht ist, daß die Bedienungsperson die Steuerstange in einer festen Anhebeposition verriegeln kann und in Kombination mit einer später beschriebenen Verriegelungseinrichtung in halbfixierten Rotationspositionen in Bezug auf das Gehäuseverschlußelement.
Zum Einführen eines Verschlußvorrichtungskopfes in das Innere eines Rohrs, das von einer Öffnung durchdrungen ist, muß der Verschlußvorrichtungskopf in dem Rohrinneren hinter der Öffnung positioniert sein, um eine vollständige Abdichtung um die vollen 360° Umfang der Verschlußvorrichtungskopfmanschette zu bewirken. Aus diesem Grunde muß die Steuerstange in die Richtung des Rohrinneren geschwenkt werden, in welchem die Verschlußvorrichtung anzubringen ist. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist das Vorsehen einer Einrichtung zum Verriegeln der Steuerstange in einer festen Winkelposition in Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse so, daß sie in einer solchen Position verbleibt, während die Bedienungsperson den Verschlußvorgang beendet.
Ein weiteres Merkmal dieser Offenbarung, das die Verwendung eines Faltverschlußvorrichtungskopfes betrifft, ist eine Einrichtung zum Verriegeln des Verschlußvorrichtungskopfes in der entfalteten Position zum Verschließen eines Rohrs oder zum Verriegeln des Faltverschlußvorrichtungskopfes in der gefalteten Position, wenn die Bedienungsperson den Verschlußvorrichtungskopf aus dem Inneren des Rohrs entfernen möchte. Diese Einrichtung zum Verriegeln des Faltverschlußvorrichtungskopfes in einer gefalteten oder entfalteten Position wird durch ein Paar von Handgriffen gesteuert, das an den oberen Enden der Innen- und Außen-Abschnitte der Steuerstange angebracht ist. Insbesondere wird zum Betätigen eines Faltverschlußvorrichtungskopfes ein Handgriff verwendet, der sich radial aus dem Rohrabschnitt der Steuerstange erstreckt, und ein zweiter Handgriff ist an dem inneren zylindrischen Abschnitt der Steuerstange befestigt und erstreckt sich radial von diesem weg. Durch Drehen eines der Handgriffe um seine Längsachse wird ein Stift zurückgezogen, welcher ansonsten die Handgriffe in einer festen Relativposition zueinander verriegelt.
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung wird aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erzielt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Aufrißansicht einer Rohrleitung, an welcher ein Flansch befestigt ist, der mit einer Zutrittsöffnung in einem Rohr in Verbindung steht. Auf dem Flansch gelagert befindet sich ein Schieberventil, das zum Öffnen und Schließen einer Verbindung zu der Zutrittsöffnung verwendet wird. Auf der Oberseite des Schieberventils ist ein Verschlußvorrichtungsgehäuse angeordnet und auf dem Verschlußvorrichtungsgehäuse ist eine Verschiebevorrichtung angeordnet. Eine Steuerstange wird teleskopartig in dem Verschlußvorrichtungsgehäuse und der Verschiebevorrichtung aufgenommen und wird zum Installieren eines Verschlußvorrichtungskopfes in dem Rohr durch die Zutrittsöffnung hindurch verwendet. Der Verschlußvorrichtungskopf kann dann zum Verschließen der Rohrleitung gegen den Durchfluß einer Flüssigkeit oder Gases durch diese hindurch positioniert werden.
2 ist eine vergrößerte Ansicht der Vorrichtung zum Verschließen des Inneren eines Rohres gemäß Darstellung in 1, wobei das Verschlußvorrichtungsgehäuse teilweise im Querschnitt dargestellt ist. 2 ist eine Aufrißansicht in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse des Rohres ist, an welchem die Vorrichtung befestigt ist, wobei das Rohr in dieser Figur nicht dargestellt ist.
3 ist eine Aufrißansicht entlang der Linie 3-3 von 2. Das Verschlußvorrichtungsgehäuse ist teilweise aufgeschnitten dargestellt und die Verschiebevorrichtung ist aufgeschnitten dargestellt, um die Innenabschnitte offenzulegen. Die Verschiebevorrichtung stellt eine Einrichtung zum Absenken der Steuerstange nach unten bereit, um so eine Verschlußvorrichtung in einem Rohr einzubauen oder nach oben anzuheben, um eine Verschlußvorrichtung aus einem Rohr zu entfernen.
4 ist eine Explosionsansicht einer Steuerstange des Typs, die mit einer Faltverschlußvorrichtung verwendet wird. Die Komponenten einer Faltverschlußvorrichtung sind unterhalb der Steuerstange und Handsteuervorrichtungen dargestellt und manuelle Steuervorrichtungen, die zum Drehen der Innen- und Außenabschnitte der Steuerstange über der Steuerstange ver wendet werden, sind über der Steuerstange dargestellt. Die Steuerstange von 4 ist der Typ, der in den 1, 2 und 3 dargestellt ist.
5 ist eine Horizontalansicht entlang der Linie 5-5 von 4, welche den oberen Handgriffverbinder darstellt, der an dem Innenabschnitt der Steuerstange befestigt ist.
6 ist eine nach unten blickende Ansicht entlang der Linie 6-6 von 4, welche den unteren Handgriffverbinder darstellt, der an dem äußeren Rohrabschnitt der Steuerstange befestigt ist.
7 ist eine vergrößerte segmentierte Ansicht eines Abschnittes des oberen Handgriffverbinders, welche die Einrichtung zeigt, mittels welcher ein Handgriff gedreht werden kann, um einen Verriegelungsstift zurückzuziehen, der dazu verwendet wird, die Handgriffverbinder in vorgewählten Positionen in Bezug zueinander zu verriegeln.
8 ist eine Aufrißansicht einer ersten Verschlußvorrichtungskopfhälfte, wobei der Rohrabschnitt, welcher zum Befestigen dieses an dem unteren Ende der äußeren Steuerstange verwendet ist, im Querschnitt dargestellt ist.
9 ist eine Aufrißansicht einer zweiten Verschlußvorrichtungskopfhälfte, wobei der Rohrabschnitt, welcher zum Befestigen dieses an dem unteren Ende der inneren Steuerstange verwendet ist, im Querschnitt dargestellt ist.
10 ist eine Endseitenansicht der ersten Verschlußvorrichtungshälfte entlang der Linie 10-10 von 8.
11 ist eine Endseitenansicht der zweiten Verschlußvorrichtungshälfte entlang der Linie 11-11 von 9.
12 ist eine isometrische Ansicht der ersten Verschlußvorrichtungskopfhälfte gemäß Darstellung in 8 und 10 ist.
13 ist eine isometrische Ansicht der zweiten Verschlußvorrichtungskopfhälfte gemäß Darstellung in 9 und 11 ist.
14 ist eine isometrische Ansicht der oberen Betätigungselementkomponente der Steuerstangen-Verschiebevorrichtung.
15 ist eine Draufsicht auf das obere Betätigungselement von 14.
16 ist eine Querschnittsansicht des oberen Betätigungselementes entlang der Linie 16-16 von 15.
17 ist eine isometrische Ansicht einer in der Steuerstangenverschiebevorrichtung verwendeten unteren Betätigungselementkomponente.
18 ist eine Draufsicht auf das untere Betätigungselement von 17.
19 ist eine Querschnittsansicht des unteren Betätigungselementes entlang der Linie 19-19 von 18.
20 ist eine Draufsicht auf das Freigabebetätigungselement, das mit dem Steuerstangenheber verwendet wird.
21 ist eine Querschnittsansicht des Freigabebetätigungselementes entlang der Linie 21-21 von 20.
22 ist eine Draufsicht auf die Klemme, welche die Steuerstange umgibt und welche dazu verwendet wird, die Steuerstange an einer ausgewählten Anhebeposition in Bezug auf das obere Verschlußelement des Verschlußvorrichtungsgehäuses zu halten. 22 ist entlang der Linie 22-22 von 3 aufgenommen und stellt die Klemme auf der Oberseite der Verschiebevorrichtung gelagert dar.
23 ist eine Explosionsansicht eines Typs eines Verschlußvorrichtungskopfes.
24 ist eine Aufrißansicht des Verschlußvorrichtungskopfes entlang der Linie 24-24 von 23.
25 ist eine Querschnittsaufrißansicht des Verschlußvorrichtungskopfes entlang der Linie 25-25 von 24, welche die Vorrichtung darstellt, mittels welcher die Verschlußdichtmanschette axial in einen Sitzeingriff mit dem Inneren eines Rohres vorgeschoben werden kann.
26 ist eine Querschnittsansicht eines fixierten Verschlußvorrichtungskopfes, der mit der Erfindung verwendet werden kann. Der befestigte Verschlußvorrichtungskopf ist an dem unteren Ende der Steuerstange gelagert und lagert eine elastomerische Dichtmanschette, wobei die Dichtmanschette nicht dargestellt ist. Dieser Typ eines Verschlußvorrichtungskopfes durch eine Schwenkbewegung der Steuerstange kann in das Innere der Pipeline bewegt werden.
Detaillierte Beschreibung
Gemäß den Zeichnungen und zuerst gemäß 1 weist ein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes Rohr eine Öffnung 12 in seiner Seitenwand auf. Die Öffnung 12 kann beispielsweise mittels eines Anzapfvorgangs, wie er beispielsweise in den U.S. Patenten 3,614,252; 4,579,484 und 4,880,028 offenbart ist, erzeugt werden, d. h., die Öffnung 12 kann in dem Rohr 10 selbst dann erzeugt werden, wenn das Rohr unter Flüssigkeits- oder Gasdruck steht. In Verbindung mit der Erzeugung einer Öffnung in einem Rohr, das unter Druck steht, wird zuerst ein Sattelanschlußstück oder eine andere Form eines Anschlußstücks 14 an die Außenseite des Rohres geschweißt, wobei das Anschlußstück einen Flansch 16 oder ein Außengewinde für die Aufnahme eines mit einem Gewinde versehenen Ventils aufweist. An dem Flansch 16 ist ein Schieberventil 18 befestigt, welches so geöffnet und geschlossen werden kann, daß es einen Zutritt über den vollen Durchmesser zu der Öffnung 12 und so mit zu dem Rohr 10 bereitstellt. Wenn das Ventil geschlossen ist können Vorrichtungen an dessen Oberseite befestigt werden, und wenn es geöffnet ist, ist der Zutritt von den Vorrichtungen aus in das Innere des Rohres bereitgestellt. Das Sattelanschlußstück 14 und das Schieberventil sind nicht Bestandteil der Erfindung, sondern veranschaulichen die Vorrichtung, mit welcher die Erfindung verwendet wird. Diese Erfindung betrifft die Vorrichtung, welche auf der Oberseite des Schieberventils 18 als eine Einrichtung zum Verschließen des Inneren des Rohrs befestigt ist. Es dürfte sich verstehen, daß die Vorrichtung dieser Erfindung nicht vollständig von der Verwendung eines Schieberventils abhängt – es können auch andere Arten von Zutrittsvorrichtungen verwendet werden, aber ein Schieberventil ist typisch für die Anlagen, bei welchen diese Erfindung angewendet werden kann.
Ein rohrartiges Verschlußvorrichtungsgehäuse 20 ist mit einem Flansch 22 an dem unteren Ende versehen, welcher direkt an dem Schieberventil 18 befestigt werden kann, oder mit einem Außengewinde das bei kleineren mit Gewinde versehenen Ventilen verwendet werden kann. Die untere Endkonfiguration des rohrartigen Verschlußvorrichtungsgehäuses 20 hängt von der Vorrichtung ab, an welcher es befestigt wird – somit ist der Flansch 22 eine Veranschaulichung nur einer Möglichkeit, dieses an der an dem Rohr 10 befestigten Vorrichtung anzubringen.
An dem oberen Ende des rohrartigen Verschlußvorrichtungsgehäuses 20 ist schwenkbar ein geschwenktes Gehäuseabschlußelement 24 befestigt. Oberhalb des Gehäuseabschlußelementes 24 ist eine Verschiebevorrichtung 26 befestigt. In dem Gehäuseabschlußelement 24 und in der Verschiebevorrichtung 26 ist teleskopartig eine zylindrische Steuerstange 28 angeordnet. An dem unteren Ende der Steuerstange 28 befindet sich eine in gestrichelter Darstellung und mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnete Verschlußvorrichtung. Gemäß nachstehender Beschreibung kann die Verschlußvorrichtung 30 eine Vielzahl von Formen annehmen (wovon drei anschließend beschrieben werden), wird aber unabhängig von der Form zum dichten Verschließen des Inneren des Rohres 10 gegen den Durchfluß von Flüssigkeit oder Gas verwendet.
Das obere Ende der Steuerstange 28 weist einen oberen Handgriffverbinder 32 und einen unteren Handgriffverbinder 34 auf, welche zum Manipulieren der Steuerstange 28 und dadurch der Verschlußvorrichtung 30 verwendet werden.
Die Verschiebevorrichtung 26 wird dazu verwendet, um die Steuerstange des Gehäuseverschlußelementes aufwärts und abwärts zu bewegen, d. h., vertikal oder mindestens in einer vertikalen Ebene in Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse 20, wobei die Verschiebeoperationen durch eine manuelle Betätigung des Verschiebevorrichtungshandgriffes 36 erreicht wird.
An dem oberen Ende der Verschiebevorrichtung 26 befindet sich eine von einem Hebel 40 gesteuerte Stangenklemme 38. Die Stangenklemme 38 kann dazu verwendet werden, die Steuerstange in Höhenpositionen bezüglich des Gehäuseverschlußelementes 24 zu verriegeln.
Eine von dem Hebel 42 betätigte Steuerstangenzugeinstellung wird zur Einstellung des Widerstandes gegen die Abwärtsbewegung der Steuerstange 28 verwendet. All diese Komponente werden nun detaillierter beschrieben.
Anschließend wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 nun die Funktion des Verschlußvorrichtungsgehäuses 20, der Verschiebevorrichtung 26, des Schwenkgehäuseverschlusses 24 und der Steuerstange 28 detaillierter beschrieben.
Zuerst wird das geschwenkte Gehäuseverschlußelement 24 beschrieben. Diese Vorrichtung ist rohrförmig, d. h., sie besitzt eine Innenzylinderoberfläche 44, welche verschiebbar die Steuerstange 28 aufnimmt. Ferner besitzt sie eine integrierte außen beschnittene Kugeloberfläche oder einen Kugelabschnitt 46. Der Kugelabschnitt 46 ruht in der unteren Hälfte einer Kugelbuchse in der Form einer Platte 48 mit einem Durchtritt, welcher durch eine halbkugelförmige Oberfläche 50 definiert ist, wobei die Platte an dem oberen Abschnitt 52 des Verschlußvorrichtungsgehäuses 20 befestigt ist. Eine Abdeckplatte 54 besitzt ebenfalls einen von einer halbkugelförmigen Oberfläche 46 ausgebildeten Durchtritt. Die Abdeckplatte 54 ist an dem oberen Abschnitt 52 des Verschlußkopfgehäuses beispielsweise durch Verschraubung befestigt. Die kombinierten Oberflächen 50 und 54 dienen zum Erfassen und schwenkbaren Lagern des Kugelabschnittes 46 des Gehäuseverschlußelementes 24. Das obere Ende des Gehäuseverschlußelementes 24 ist an dem unteren Ende der Verschiebevorrichtung 26 befestigt. Insbesondere der obere Rohrabschnitt des Verschlußelementes 24 ist mit einem integrierten, sich radial erstreckenden Flanschabschnitt 58 versehen, welcher zwischen Drucklagern 59A und 59B erfaßt ist. Das Drucklager 59B ist aufgeteilt, so daß es um den Rohrabschnitt des Verschlußelementes 54 herum montiert werden kann. Die Drucklager 59A, 59B mit dem Flanschabschnitt 58 werden in einer Aussparung 6 in einer Verschiebevorrichtungsbodenendplatte 61 mittels eines Halterungsringes 62 festgehalten. Somit wird die Verschiebevorrichtung 26 schwenkbar von dem Verschlußelement 94 getragen. Ferner ist die Verschiebevorrichtung 26 in Bezug auf das Verschlußelement 24 wie durch die Drucklager 59A, 59B vorgesehen drehbar.
Die Verschiebevorrichtung enthält das rohrförmige Gehäuse 26, das von der unteren Endplatte 61 und einer oberen End platte 63 verschlossen wird. Die Endplatten 61 und 63 besitzen Öffnungen dadurch, welche eine Steuerstange 28 aufnehmen. Das Verschiebevorrichtungsgehäuse 26 ist rohrförmig, so daß die Steuerstange 28 durch das Verschiebevorrichtungsgehäuse hindurchtritt.
Die Innenkomponenten des Verschiebevorrichtungsgehäuses 26 sind am besten in 3 zu sehen. Innerhalb des Gehäuses 26 positioniert und auf der Steuerstange 26 aufgenommen befindet sich ein unteres Betätigungselement 64, ein Freigabebetätigungselement 66, und ein oberes Betätigungselement 68, eine gewickelte Druckfeder 70, welche sich stauchbar zwischen dem Freigabebetätigungselement 66 und dem oberen Betätigungselement 68 erstreckt, und Federscheiben 72. Die Federscheiben sind zwischen dem unteren Betätigungselement 64 und der unteren Endplatte 61 positioniert. Eine detaillierte Darstellung der Betätigungselemente 64, 66 und 68 ist in den 14 bis 21 dargestellt, auf welche nun Bezug genommen wird.
Das untere Betätigungselement 64 ist in den 17, 18 und 19 dargestellt. Es ist ein einteiliges Element mit einer zylindrischen Öffnung 74 dadurch. Die Öffnungsachse ist leicht in Bezug auf die Basis 76 versetzt. Das untere Betätigungselement besitzt einen Spitzfortsatzabschnitt 78, gegen welchen ein Verschiebevorrichtungshandgriff arbeitet, und einen zweiten Spitzfortsatzabschnitt 80, der sich durch eine Öffnung 82 in dem Verschiebevorrichtungsgehäuse 26 gemäß Darstellung in 2 und 3 erstreckt.
Die Betätigung des unteren Betätigungselementes 64 wird anschließend beschrieben.
In 14, 15 und 16 ist das obere Betätigungselement 68 dargestellt. Es ist ein einteiliges Element mit einer zylindrischen Öffnung 84 dadurch. Die Achse der zylindrischen Öffnung 84 ist in einem Winkel in Bezug auf die obere Betäti gungselementbasisoberfläche 86 angeordnet. Das obere Betätigungselement besitzt einen einteiligen Spitzfortsatzabschnitt 88, gegen welchen ein Verschiebevorrichtungshandgriff arbeitet, wie es nachstehend beschrieben wird.
20 und 21 stellen das Freigabebetätigungselement 66 dar. Es ist eine einteilige metallische Vorrichtung, wie z. B. aus Stahl, die eine Aussparung 90 mit größerem Durchmesser darin und ein konzentrische zylindrische Öffnung 92 besitzt. Die zylindrische Öffnung 92 ist im Durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser der zylindrischen Steuerstange 28. Die Aussparung 90 nimmt das untere Ende der Feder 70 auf, wie es in 3 dargestellt ist. Das obere Ende der Feder 70 wird von einer Aussparung 87 mit vergrößertem Durchmesser aufgenommen, die in der Basisoberfläche 86 des oberen Betätigungselements 68 gemäß Darstellung in 16 ausgebildet ist.
Das Freigabebetätigungselement 66 besitzt einteilige beabstandete Spitzfortsatzabschnitte 94A und 94B, wovon jeder eine Öffnung darin besitzt, die einen Stift 96 lagert. Die Spitzfortsatzabschnitte 94A und 94B sind voneinander beabstandet, um das vordere Ende eines Verschiebevorrichtungshandgriffes aufzunehmen, was nachstehend beschrieben wird.
Zurückkehrend zu 3 wird nun die Betriebweise der Verschiebevorrichtung zum Anheben und Absenken der Steuerstange 28 beschrieben. Aus der Außenseitenwand des Hebegehäuses 26 sich erstreckend sind beabstandete Vorsprünge 98 angeordnet, wovon einer in 3 zu sehen ist. Die Vorsprünge 98 sind im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Spitzfortsatzabschnitten 94A und 94B des Freigabebetätigungselementes 66 gemäß Darstellung in 20 beabstandet. Ein Stift 100 wird von dem Vorsprung 96 aufgenommen.
Die Steuerstange 28 wird unter Verwendung der Verschiebevorrichtung 26 mittels der manuellen Betätigung eines Verschiebevorrichtungshandgriffes 102 angehoben und abgesenkt. Der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 enthält einen vorderen flachen Abschnitt 104 mit einem unteren gekrümmten Abschnitt 106 und einer oberen Aussparung 108, die für die Erfassung des Stiftes 96 und 100 während Anhebeoperationen konfiguriert ist.
Der integrierte Spitzfortsatzabschnitt 78 des unteren Stellhebels 64, die Spitzfortsatzabschnitte 94A und 94B des Freigabebetätigungselementes 66 und der Spitzfortsatzabschnitt 88 des oberen Betätigungselementes 68 erstrecken sich durch einen Schlitz 110 in dem rohrförmigen Verschiebevorrichtungsgehäuse 26, was es ermöglicht, daß diese Elemente durch eine Verschiebevorrichtungshandgriff 102 betätigt werden.
Gemäß Darstellung in 3 befindet sich der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 in der Position zum Erfassen des Stiftes 96 bei Lösen des Betätigungselementes 106. Wenn der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 nach unten bewegt wird, wird das Freigabebetätigungselement 66 in Bezug auf die Steuerstange 26 verkantet, was bewirkt, daß das Freigabebetätigungselement die zylindrische Steuerstange erfaßt. Die durch das untere Betätigungselement an die Steuerstange übertragene Greifkraft ist, übertragen nur durch die durch die Federscheiben 72 erzeugte Vorbelastung, relativ klein. Diese Vorbelastung kann etwas erhöht werden, jedoch nicht um einen großen Betrag, indem die Vorbelastungseinstellung nach oben verschoben wird, was effektiv den freien Raum verringert, in welchem die Federscheiben sich befinden, indem die Position des unteren Betätigungselementes abgesenkt wird. Die Orientierung der Kontakt-(Greif)-Punkte der oberen und unteren Be tätigungselemente (wie durch die Orientierung der durch diese verlaufenden Löcher bestimmt) erlaubt ein Gleiten der Steuerstange nach unten durch die Verschiebevorrichtung, welche nur den Kraftaufwand bis zu dem Betrag der Zugvorbelastung erfordert. Die Orientierung dieser Kontaktpunkte erlaubt kein Aufwärtswandern der Steuerstange. Jede Kraft, wie z. B. ein Pipeline-Innendruck, welcher versucht, die Steuerstange nach oben zu drücken, erhöht die Greifkraft des unteren Betätigungselementes um denselben Betrag. Diese Kraft wird in einen Anschlag 79 durch den Spitzfortsatz 80 übertragen, der Zweck des Anschlages 112 besteht in der Verhinderung einer Überrotation des Verschiebevorrichtungshandgriffes bis zu dem Punkt, an dem die an das untere Betätigungselement übertragene Kraft ein ungesteuertes Gleiten der Steuerstange nach oben durch die Verschiebevorrichtung erzeugen kann, wenn ein Pipeline-Innendruck vorhanden ist.
Um die Steuerstange anzuheben, wenn Pipeline-Innendruck versucht, sie nach oben zu drücken, bewirkt eine abwärts gerichtete Kraft auf den Verschiebevorrichtungshandgriff, daß das Freigabebetätigungselement die Steuerstange erfaßt, und somit eine Abwärtskraft auf den Spitzfortsatz 78 erzeugt, was etwas das grifferzeugende Moment auf das untere Betätigungselement durch die auf den gegenüberliegende Spitzfortsatz 90 durch den Anstalt 79 rückwärts ausgeübte Kraft umkehrt. Diese Reduzierung des Eingriff-erzeugenden Momentes ermöglicht ein gesteuertes Aufwärtsgleiten der Steuerstange.
Um die Steuerstange anzuheben, wenn kein oder nur geringer Innendruck vorhanden ist, wird dieselbe Aktion mit dem Verschiebevorrichtungshandgriff unternommen, wobei aber in diesem Falle die durch das Freigabebetätigungselement übertragene Aufwärtskraft einfach die Steuerstange durch das untere Betätigungselement nach oben zieht. Das Zugeinstellungs merkmal stellt primär eine gewisse Eingriff-erzeugende Federvorbelastung sicher, um sicherzustellen, daß sich die Steuerstange nicht nach oben bewegen kann, wenn ein Innenrohrdruck vorhanden ist. Eine sekundäre Funktion ermöglicht die Funktion der Kompensation des Eigengewichtes der Steuerstangenanordnung, wenn die Steuerstange ohne Unterstützung durch den Pipeline-Innendruck angehoben wird. Dieses kann auch erreicht werden, indem etwas Zug ausgeübt wird. Die Aufwärtsbewegung der Steuerstange setzt sich solange fort, wie der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 nach unten geschwenkt wird. Der Handgriff berührt den Anschlag 112, der innen mit dem Verschiebevorrichtungsgehäuse der unteren Endplatte 60 ausgebildet ist. Eine wiederholte vertikale Betätigung der Verschiebevorrichtung ermöglicht dem Freigabebetätigungselement 66, sich selbst in eine untere Position mittels der Kompressionsfeder 70 zurückzuziehen, so daß bei jeder Betätigung die Steuerstange 28 inkrementell nach oben bewegt wird.
Um die Steuerstange abzusenken, wird der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 in der gestrichelten Position gemäß Darstellung in 3 positioniert. D. h., dort wo die Aussparung 102 in dem vorderen flachen Abschnitt 104 der Steuerstange den Stift 100 erfaßt, und der gekrümmte Abschnitt 106 des Verschiebevorrichtungshandgriffes den Spitzfortsatzabschnitt 88 des oberen Betätigungselementes 68 erfaßt. Wenn dieses Betätigungselement nach unten geschwenkt wird, erfaßt es die Außenzylinderoberfläche der Steuerstange 28 und drückt es nach unten. Wiederholte vertikale Bewegungen des Verschiebevorrichtungshandgriffes 102 gegen den Spitzfortsatzabschnitt 88 des oberen Betätigungselementes 68 bewegen die Steuerstange in inkrementellen Schritten nach unten. Die Abwärtsbewegung der Steuerstange ist sehr wichtig. Wenn die Vorrichtung von 3 in Verbindung mit dem Inneren einer Pipeline mit hohem Gas- oder Flüssigkeitsdruck angebracht ist, wird diese hydraulische Kraft ausgeübt, welche tendenziell versucht, die Steuerstange nach oben zu bewegen, wobei die Kraft direkt proportional zu den Druck X der Querschnittsfläche der Steuerstange ist. Man kann sehen, daß in einer Pipeline mit erheblichem Druck die Hydraulikkraft, welche versucht die Steuerstange 28 nach oben zu bewegen so groß sein kann, daß sie von einer Bedienungsperson nicht von Hand unten gehalten werden kann. Durch die Bereitstellung des Verschiebevorrichtungssystems gemäß vorstehender Beschreibung kann die Steuerstange 28 sicher von einer Bedienungsperson unter Verwendung des Verschiebevorrichtungshandgriffs und ohne Notwendigkeit einer unüblichen Stärke aufwärts und abwärts bewegt werden.
Um die Operationen zu beschleunigen, ist es, wenn nur wenig oder kein Gas- oder Flüssigkeitsdruck in einer Pipeline vorhanden ist, erwünscht, daß man manuell die Steuerstange 28 nach unten bewegen kann. Das Gewicht der Steuerstange wird von dem unteren Betätigungselement 64 getragen und daher steuert die Vorbelastung des Betätigungselementes die erforderliche Kraft, um die Stange nach unten zu bewegen. Das Verhalten des unteren Betätigungselementes 64 kann durch den Zugeinstellungshebel 42 gesteuert werden, welcher einen Gewindeabschnitt 114 (ebenfalls in 3 zu sehen) gegenüber dem Spitzfortsatzabschnitt 80 anlegt, um die Vorbelastung des unteren Betätigungselementes 64 zu steuern, indem der Zuganteil, den man antrifft, wenn die Steuerstange manuell nach unten bewegt wird, geregelt wird.
Es ist auch wichtig, die Anhebe- und Rotationsposition der Steuerstange zu kontrollieren. Für diesen Zweck ist die Stangenklemme 38 an der oberen Endplatte 62 des Verschiebevorrichtungsgehäuses 26 befestigt. Die Stangenklemme 38 gemäß Darstellung in 22 ist ein Metallelement mit einer zy lindrischen Öffnung 116 darin, die die Steuerstange 28 aufnimmt. Ein Schlitz 118 ermöglicht, daß die Stangenklemme auf der Steuerstangenaußenoberfläche mittels einer Schraube 120 angezogen wird, die von einem Hebel 40 gesteuert wird. Somit klemmt sich, wenn der Hebel 40 zum Anziehen der Schraube 120 gedreht wird, die Stangenklemme 38 um die Steuerstange, so daß sie weder in der Höhe noch in der Drehung in Bezug auf das Verschiebevorrichtungsgehäuse 26 bewegt werden kann. Die Stangenklemme 38 ist an der oberen Endplatte 63 des Verschiebevorrichtungsgehäuses mittels Ansatzschrauben 122 befestigt, die in den 1, 2 und 3 zu sehen sind und die sich durch Öffnungen 124 in der Stangenklemme hindurch erstrecken. Gegenbohrungen 125 und überdimensionierte Löcher 124 ermöglichen der Stangenklemme 38 eine leichte Verschiebung gegenüber der oberen Endplatte 63 des Verschiebevorrichtungsgehäuses, und ermöglichen somit der Stangenklemme 38 die Steuerstange 28 zu biegen und zu erfassen.
Es ist wichtig, daß die Bedienungsperson die Schwenkung der Steuerstange 28 in Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse 20 und dadurch in Bezug auf die Pipeline, auf welcher das Verschlußvorrichtungsgehäuse befestigt ist, steuern kann. Dieses wird mittels einer geschwenkten Verriegelungseinrichtung gemäß Darstellung in 2 erreicht. Ein Vorsprung 124 erstreckt sich aus der Außenoberfläche der Verschiebevorrichtung 26 und nimmt schwenkbar eine Gewindeverriegelungseinrichtung 126 auf. Die Verriegelungseinrichtung 126 schwenkt um einen Stift 128 in dem Vorsprung 124. Auf der Gewindeverriegelungseinrichtung 126 ist verschiebbar eine Klaue 130 mit einem integrierten Lippenabschnitt angeordnet, wobei die Klaue mittels einer Flügelmutter 132 festgehalten wird. Der Lippenabschnitt der Klaue 130 ist so konfiguriert, daß er in eine Umfangslippe 134 eingreift, die in dem oberen Abschnitt 52 des Verschlußvorrichtungsgehäuses 20 eingebaut ist. Wenn die Steuerstange 28 in den von der Bedienungsperson gewünschten Winkel geschwenkt wird, wobei die Steuerstange um den Kugelabschnitt 56 des Gehäuseverschlußelementes 24 geschwenkt wird, kann die Bedienungsperson die Steuerstange in der ausgewählten geschwenkten Position halten, indem sie die Klaue 130 mit der Lippe 134 in Eingriff bringt. Mittels Vorstellen der Flügelmutter 134 kann die Position beibehalten werden. Eine auf der Gewindeverriegelungseinrichtung 126 aufgenommene Feder 136 übt eine Federkraft aus, um die Klaue 130 gegen die Flügelmutter 132 zu halten, und um die Gewindeverriegelungseinrichtung 126 unten in der verriegelten Position, falls sich die Klaue 130 aus der Lippe 134 löst, oder in der aufrechten Lagerungsposition zu halten.
Die Offenbarung stellt drei unterschiedliche Typen von Verschlußvorrichtungen bereit, wobei die erste zu beschreibende eine Faltverschlußvorrichtung ist, die in den 4 und 8 bis 12 dargestellt ist. Wie es in der Explosionsansicht von 4 dargestellt ist, besitzt die Faltverschlußvorrichtung einen ersten Faltverschlußvorrichtungskopf 140 und einen zweiten Faltverschlußvorrichtungskopf 142. Die Steuerstange 28 liegt in der Form eines äußeren rohrförmigen Teil, das durch das Bezugszeichen 28 bezeichnet wird, und einer inneren zylindrischen Stange 144 vor. Gemäß Darstellung in 4 besitzt die innere zylindrische Stange 144 einen vergrößerten Endabschnitt 146 an dem unteren Ende, der in eine rohrförmige Aussparung 148 in dem ersten Verschlußvorrichtungskopf 140 eintritt, wobei der Endabschnitt 146 in der Aussparung mittels einer Schraube 150 festgehalten wird. Der rohrförmige Außenabschnitt 28 der Steuerstange besitzt einen abgestuften runden Abschnitt 152, der mit dem Rohrabschnitt 154 des zweiten Verschlußvorrichtungskopfes 142 in Eingriff steht. Keilnuten in Elementen 146, 148, 152 und 154 stehen mit Keilen 151 und 153 in Eingriff, um die Drehung des ersten Verschluß vorrichtungskopfes 140 und zweiten Verschlußvorrichtungskopfes 142 zu steuern. Somit wird die Winkelposition der Verschlußvorrichtungsköpfe 140 und 142 in Bezug zueinander durch die Rotationspositionen der Steuerstange 28 und ihrer Innenstange 144 gesteuert.
9 bis 12 veranschaulichen die Basiskomponenten des ersten Verschlußvorrichtungskopfes 140 und zweiten Verschlußvorrichtungskopfes 142 mit den Abschnitten, welche die rohrförmigen Aussparungen 148 und 154 bereitstellen. Der erste Verschlußvorrichtungskopf 140 besitzt eine Hälfte einer elastomerischen Dichtmanschette 156, die daran befestigt ist, und in gleicher Weise besitzt der zweite Verschlußvorrichtungskopf 142 eine Hälfte einer elastomerischen Dichtmanschette 158. Wenn die Verschlußvorrichtungsköpfe gedreht werden, daß sie in einer Ebene zueinander liegen, vereinen sich die elastomerischen Dichtmanschetten 156 und 158 miteinander, um eine vollständige Dichtmanschette und eine Umfangsoberfläche auszubilden, die mit dem Inneren eines Rohres in Eingriff steht, um das Innere des Rohres zu verschließen.
Gemäß 4 ist der obere Handgriffverbinder oder die Kopfplatte 32 an der inneren zylindrischen Zylinderstange 144 befestigt, und der untere Handgriffverbinder oder die Kopfplatte 34 ist an der äußeren Rohrsteuerstange 28 befestigt. Somit positionieren die mit Handgriffen versehenen Verbinder 30 und 34 drehbar die Stangen 28 und 14 und dadurch die Verschlußvorrichtungskopfabschnitte 140 und 142. Gemäß Darstellung in den 5 und 6 sind die Köpfe jeweils mit einer Schlitzeinrichtung versehen, um eine Schraube aufzunehmen, so daß die Köpfe auf der zylindrischen Stange 144 bzw. der Steuerstange 28 festgeklemmt werden können. Der obere Handgriffverbinder 32 besitzt eine Öffnung 160 darin, die lösbar einen oberen Handgriff 162 aufnimmt, und ein unterer Handgriffver binder 34 besitzt eine Öffnung 164 darin, der einen Handgriff 176 aufnimmt. Mittels der Handgriffe 162 und 166 kann die Bedienungsperson die Position der Verschlußvorrichtungsköpfe 140 und 142 steuern, um sie entweder in eine parallele Beziehung zueinander zu falten, oder sie in eine gleichförmige Ebene zu falten, um einen Verschlußvorrichtungskopf mit vollem Durchmesser zu erzeugen, um das Innere des Rohres zu verschließen.
Es ist wichtig, daß die Orientierung der Verschlußvorrichtungsköpfe 140 und 142 in Bezug zueinander, so wie von der Bedienungsperson gewählt, beibehalten wird. Aus diesem Grunde besitzt, wie es in 7 dargestellt ist, der obere Handgriffverbinder 32 eine vertikale Öffnung 168 darin, die einen Kolben 170 aufnimmt, der von einem Führungseinsatz 172 positioniert und in der Abwärtsposition von einer Feder 174 vorgespannt wird. Ein integraler Scheibenabschnitt 176 mit vergrößertem Durchmesser ist auf dem Kolben 170 ausgebildet.
Der Handgriff 162 besitzt eine darin ausgebildete Aussparung 178, welche gegenüberliegende Lippen ausbildet, die mit dem integralen Scheibenabschnitt 176 in Eingriff stehen. Wenn der Handgriff 162 durch die Bedienungsperson gedreht wird, wird der Kolben 170 mitgezogen, wobei aber, wenn die Drehkraft entfernt ist, die Feder 174 automatisch den Kolben 170 vorschiebt.
Der untere Handgriffverbinder 134 besitzt beabstandete Öffnungen 180, die den Kolben 170 aufnehmen können. Die Öffnungen 180 sind so angeordnet, daß sie den gefalteten Verschlußvorrichtungskopf, d. h., die Verschlußvorrichtungsköpfe 140 und 142 entweder in der vollständig gefalteten oder vollständig entfalteten Position festhalten. Somit kann die Bedienungsperson die Handgriffe 162 und 166 entfernen und in der vollständig gefalteten oder entfalteten Position tritt der Kolben 170 eine der Öffnungen 180 ein, um den gefalteten Verschlußvorrichtungskopf in der ausgewählten Position festzuhalten. Dieses System ermöglicht es der Bedienungsperson, den Faltverschlußvorrichtungskopf entweder in der gefalteten oder entfalteten Position zu verriegeln, ohne ihre Hände von den Hebel 162 und 168 wegzunehmen – ein wichtiges Sicherheitsmerkmal.
23, 24 und 25 stellen den erfindungsgemäßen Verschlußvorrichtungskopf dar. Wie es in 24 dargestellt ist, kann dieser Typ eines Verschlußvorrichtungskopfes eine einteilige Steuerstange 28 verwenden, das heißt, sie weist keine getrennte innere Steuerstange auf. Die Steuerstange ist zylindrisch und muß mittels der Verschiebevorrichtung gemäß 3 betätigt werden, um eine ausreichende Kraft zum Aktivieren der Verschlußvorrichtungs-Trägerplatte 192 zu erzeugen. An dem unteren Ende der Steuerstange 28 ist ein Verschlußvorrichtungskörper 182 mit einem oberen rohrartigen Abschnitt 183 befestigt, welcher teleskopartig das untere Ende der Steuerstange 28 so aufnimmt, daß er mit dem Steuerstange verschraubt werden kann.
Wie es am besten in 24 zu sehen ist, weist der Verschlußvorrichtungskörper 182 zwei in einem Stück damit ausgeführte parallele Gabelabschnitte 184 und 186 auf. Jeder von den Gabelabschnitten weist einen länglichen oberen Schlitz 188 und unteren Schlitz 190 auf. Die Ebene der oberen Schlitze 188 ist parallel zu der Ebene der unteren Schlitze 190 angeordnet und diese Eben befinden sich in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Längsachse des rohrartigen Abschnittes 183, was wiederum bedeutet, daß sich die Schlitze in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Längsachse der Steuerstange 28 befinden.
Zwischen den Gabelabschnitten 184 und 186 ist verschiebbar eine Verschlußvorrichtungs-Trägerplatte 192 aufgenommen. Die Verschlußvorrichtungs-Trägerplatte 192 weist gegenüberliegende parallele Seiten auf, die verschiebbar so an den beabstandeten Gabelabschnitten 184 und 186 des Verschlußvorrichtungskörpers angreifen, daß die Trägerplatte fest zwischen den Gabelabschnitten festgehalten wird. Eine obere Gewindeöffnung 194 ist in der Trägerplatte 192 vorgesehen, und in gleicher Weise ist eine untere Gewindeöffnung 196 vorgesehen. Diese Öffnungen nehmen gegenüberliegende Schrauben 198 auf, wobei jede Schraube eine Rolle 200 lagert. Somit ist die Trägerplatte 192 zwischen den Gabelabschnitten des Verschlußvorrichtungskörpers an dem Ende der Steuerstange angeordnet, wobei sich aber die Trägerplatte seitlich zu den Gabelabschnitten bewegen kann, wenn sie der seitlichen Richtung entsprechend nach oben oder unten verschoben wird.
Eine zentrale Öffnung 202 nimmt einen Bolzen 204 auf, der mit einem Gewinde versehen ist und an dem vorderen Ende eine Mutter 206 aufweist. Auf dem Bolzen 204 ist eine vordere Platte 208 aufgenommen, welche eine elastomerische Dichtmanschette 210 in ihrer Lage hält. Die Trägerplatte 192 weist einen in einem Stück damit ausgeführten Flanschabschnitt 212 auf, welcher die elastomerische Dichtmanschette 210 unterstützt. Der Flanschabschnitt der Trägerplatte 192 weist eine schräge Umfangsoberfläche 214 auf, die an dem rückwärtigen konisch geformten Abschnitt der Manschette 210 angreift. Diese schräge Oberfläche greift an der konischen Innenoberfläche der Manschette 210 an und dehnt, wenn sie nach außen gedrückt wird, tendenziell die elastomerische Manschette 210 aus, um sie dadurch fester gegen die zylindrische Innenwand eines Rohres anzudrücken.
Das rückwärtige Ende des Bolzens 204 nimmt einen damit verschweißten Stab 216 auf, um die Vorwärtsbewegung des Bolzens zu begrenzen, da dieser an den Hinterkanten der Gabelabschnitte 184 und 186 angreift.
An dem unteren Ende der Trägerplatte 192 befestigt befindet sich ein Fußabschnitt 218, welcher wie dargestellt, in einem Stück mit der Trägerplatte 192 ausgeführt sein kann. Die Funktion des Fußabschnittes 218 besteht in einem Eingriff mit der unteren Innenwand eines Rohres, in welches die Verschlußvorrichtung gedrückt wird. Wenn ein nach unten gerichteter Druck über die Verschiebevorrichtung 26 auf den Steuerstange 28 und dadurch auf die Trägerplatte 192 ausgeübt wird, greift der Fußabschnitt 218 an der unteren Innenwand des Rohres an und drückt die Trägerplatte nach oben, was deren Vorwärtsbewegung in Bezug auf die Schlitze 188 und 190 bewirkt und dadurch die Trägerplatte 192 in die Manschette 210 zwingt, welche von der vorderen Platte 208 durch den Bolzen 204 und die Mutter 206 in ihrer Lage gehalten wird, und somit die Manschette 210 ausdehnt und radial nach außen in das Innere eines Rohres zwingt. Die Verschiebevorrichtung 26, welche die für diese Ausdehnung erforderliche Kraft aufbringt, ist mittels einer Einstellklammer 38 und einer Klinke 126 gesichert. Der Fußabschnitt 218 kann mit einem (nicht dargestellten) Rad zum Rollen auf der Innenoberfläche eines Rohres versehen sein, wenn die Verschlußvorrichtung in einem Rohr positioniert wird.
Ein Stift 220 ist an der vorderen Platte befestigt und erstreckt sich durch die elastomerische Manschette 210 und eine Öffnung 222 in der Trägerplatte 192. Der Stift 220 dient zur Führung und Positionierung der vorderen Platte und der elastomerischen Manschette 210, wenn diese in Bezug auf die Trägerplatte 192 bewegt wird. Der Stift 220 dient somit zur Führung der vorderen Platte und Manschette 210, wenn die Elemente in Bezug zueinander bewegt werden.
Der dritte Typ eines Verschlußvorrichtungskopfes ist in 26 dargestellt. Ein rohrförmiger feststehender Verschlußvorrichtungskörper 228 ist für eine Aufnahme auf dem unteren Ende einer zylindrischen Steuerstange 28 des in 23 dargestellten Typ angepaßt, der der Typ ist, der keinen internen Rotationsstangenabschnitt erfordert. An dem feststehenden Verschlußvorrichtungskörper 228 ist ein Dichtmanschettenträger 230 befestigt. Der Dichtmanschettenträger 230 ist zylindrisch mit einer ebenen vorwärtsgerichteten Oberfläche 232, die für die Aufnahme einer elastomerischen Dichtmanschette darauf konfiguriert ist, wobei die Dichtmanschette nicht dargestellt ist. Der feststehende Dichtmanschettenträger von 26 verwendet normalerweise eine vordere Platte, um die Dichtmanschette in Position zu halten, wie z. B. eine vordere Platte 208, wie sie in 25 beschrieben ist. Der feststehende Dichtmanschettenträger von 26 ist eine einfache und wirtschaftliche Vorrichtung für die Einführung in ein Rohr, wobei die Bedienungsperson den Dichtmanschettenträger 230 in das Innere des Rohres bewegt und dann die Steuerstange in eine Richtung schwenkt, um die Dichtmanschette, die von dem Dichtmanschettenträger getragen wird, in das Innere des Rohres angrenzend an die Öffnung zu verschieben, um dadurch das Rohr zu verschließen.

Claims

Vorrichtung zum Verschließen des Inneren eines Rohres (10) mit einer zylindrischen Innenoberfläche, wobei das Rohr von einer Zutrittsöffnung (12) durchdrungen ist, und die Verschlußvorrichtung aufweist: ein aufrechtes rohrförmiges Verschlußvorrichtungsgehäuse (20) mit einer Einrichtung an einem unteren Ende zur Befestigung an einem Rohr in Verbindung mit einer Öffnung in der Rohrleitung; einer länglichen vertikalen Steuerstange (28) mit einer Verschlußvorrichtung (30) an ihrem unteren Ende, wobei die Verschlußvorrichtung (30) zum Verschließen eines Rohres betreibbar ist, nachdem sie durch eine Öffnung in das Rohr eingeführt worden ist; einem Gehäuseabschlußelement (24), das an einem oberen Ende des Gehäuses (20) befestigt ist, wobei das Abschlußelement (24) eine Öffnung durch sich hindurch aufweist, welche dichtend und gleitend die Steuerstange (28) aufnimmt; gekennzeichnet durch eine Verschiebevorrichtung (26), welche verschiebbar auf der und die Steuerstange (28) umfassend aufgenommen ist, und ein unteres Ende besitzt, das an dem Gehäuseabschlußelement (24) befestigt ist, wobei sich die Steuerstange (28) durch ein oberes Ende der Verschiebevorrichtung (26) hindurch erstreckt; einen Verschiebevorrichtungshandgriff (102), der sich aus der Verschiebevorrichtung heraus erstreckt und in einer Ebene der Steuerstange (28) hin und her bewegbar ist; eine Verschlußpositionierungseinrichtung, die an der Steuerstange (28) über der Verschiebevorrichtung befestigt ist; wobei der Verschiebevorrichtungshandgriff (102) hin und her bewegbar ist, um axial die Steuerstange (28) vorzuschieben, um die Verschlußvorrichtung (30) in das Innere eines Rohres einzuführen und um das Zurückziehen der Verschlußvorrichtung (30) aus einem Rohr zu ermöglichen.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 1, wobei die Verschiebevorrichtung eine Einrichtung enthält, die in einer ersten Position betreibbar ist, um die Steuerstange (28) zu einer Bewegung in einer ersten Richtung zu dem Verschlußvorrichtungsgehäuse (20) hin zu veranlassen, sobald der Handgriff (102) betätigt wird, und in einer zweiten Position, um die Steuerstange (28) zu einer Bewegung in einer zweiten Richtung von dem Verschlußvorrichtungsgehäuse (20) weg zu veranlassen, sobald der Handgriff betätigt wird.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verschlußvorrichtungsgehäuseabschlußelement (24) enthält: ein Bundelement mit einer wenigstens teilweise beschnittenen kugelförmigen Außenoberfläche, wobei das Bundelement einen zylindrischen Durchtritt dadurch besitzt, welcher gleitend die Steuerstange (28) aufnimmt, während die Verschiebevorrichtung an einem oberen Ende des Bundelementes (24) befestigt ist; eine erste und zweite Abschlußplatte (48, 54), welche jeweils eine Öffnung dadurch hindurch aufweisen, die durch eine beschnittene kugelförmige Oberfläche (50, 56) definiert ist, wobei die Platten (48, 54) zusammen so positioniert sind, daß deren beschnittenen kugelförmige O berflächen (50, 56) wenigstens einen Teil des Bundelementkugelabschnittes (46) umgeben und erfassen, und die Platten (48, 54) das Gehäuseabschlußelement (24) ausbilden, wodurch das Bundelement schwenkbar auf dem Verschlußvorrichtungsgehäuse gelagert ist, um dadurch zu ermöglichen, daß die Steuerstange (28) schwenkbar in Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse (20) positioniert wird, um die Verschlußvorrichtung (30) in die oder aus der Verschlußposition in einem Rohr zu bewegen.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Einrichtung zum Arretieren der Verschiebevorrichtung (26) und dadurch der Steuerstange (28) in einem gewählten Winkel in Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum Arretieren der Verschiebevorrichtung (26) und dadurch der Steuerstange (28) in einer gewählten Position in Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse aufweist: eine Schwenkklinke (126), welche sich außerhalb von und zwischen der Verschiebevorrichtung (26) und dem Verschlußvorrichtungsgehäuse (20) mit einer Einrichtung zum lösbaren gegenseitigen Arretieren dieser in vorgewählten Winkeln erstreckt.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 5, wobei die Klinke (126) in der Form eines langgestreckten Gewindeelementes vorliegt, das an einem Ende der Verschiebevorrichtung (26) und des Verschlußvorrichtungsgehäuses (20) geschwenkt wird, während das andere Ende der Verschiebevorrichtung und des Verschlußvorrichtungsgehäuses ein sich davon weg erstreckendes äußeres Hakenelement (134) aufweist; eine Klaue (130) mit einer Öffnung darin, die auf dem länglichen Gewindeelement verschiebbar ist, das für eine lösbare Arretierung an dem Hakenelement (134) angepaßt ist; und eine Mutter (132) auf das Gewindeelement aufgeschraubt ist, um die Klaue (130) in einer gewählten Position zu halten.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 6, mit einer Druckfeder (136), die auf dem Gewindeelement zwischen der Mutter (132) und der Klaue (130) aufgenommen ist.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 1, wobei die Verschiebevorrichtung enthält: ein rohrförmiges Verschiebevorrichtungsgehäuse (26), das an einem oberen Ende durch eine obere Platte (63) und an einem unteren Ende durch eine untere Platte (61) verschlossen ist, wobei die oberen und unteren Platten (61, 63) die Steuerstange (28) aufnehmende Öffnungen dadurch besitzen; ein unteres Betätigungselement (64), das innerhalb des Verschiebungsvorrichtungsgehäuses (26) angeordnet ist und eine die Steuerstange (28) aufnehmende Öffnung (74) darin besitzt, wobei das untere Betätigungselement (64) in einem Eingriff mit der unteren Platte (61) steht; ein oberes Betätigungselement (68), das innerhalb des Verschiebungsvorrichtungsgehäuses (26) angeordnet ist und eine die Steuerstange (28) aufnehmende Öffnung (84) darin besitzt, wobei das obere Betätigungselement (68) in einem Eingriff mit der oberen Platte (63) steht; ein Freigabebetätigungselement (66), das innerhalb des Verschiebungsvorrichtungsgehäuses (26) angeordnet ist und eine die Steuerstange (28) aufnehmende Öffnung (92) darin besitzt, wobei das Freigabebetätigungselement (66) in einem Eingriff mit dem unteren Betätigungselement (64) steht; eine Druckfeder (70), die auf der Steuerstange (28) zwischen dem Freigabebetätigungselement (66) und dem oberen Betätigungselement (68) aufgenommen ist, wobei das untere Betätigungselement (64) dazu dient, normalerweise gegenüber der Steuerstange (28) zu blockieren, um eine Aufwärtsbewegung der Steuerstange (28) zu verhindern, wobei die Steuerstange (28) axial nach oben durch die Anwendung einer Kraft zwischen dem Freigabebetätigungselement (66) und dem unteren Betätigungselement (64) verschoben verschiebbar ist, und die Steuerstange (28) nach unten axial durch die Anwendung einer Kraft zwischen dem oberen Betätigungselement (68) und der oberen Platte (63) verschiebbar ist.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 8, mit: einem länglichen abnehmbaren Verschiebevorrichtungshandgriff (102) mit einem Nockenrollhebelelement (104) an einem inneren Ende, wobei der Verschiebevorrichtungshandgriff (102) manuell lösbar in einer ersten Position positioniert werden kann, um eine Kraft zwischen dem Freigabebetätigungselement (66) und dem unteren Betätigungselement (64) bereitzustellen, um die Steuerstange (28) anzuheben, und in einer zweiten Position, um eine Kraft zwischen der oberen Platte (63) des Verschiebevorrichtungsgehäuses und dem unteren Betätigungselement (68) bereitzustellen, um die Steuerstange (28) abzusenken.
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 8, mit wenigstens einer Federscheibe (72) zwischen der unteren Platte (61) des Verschiebevorrichtungsgehäuses und dem unteren Betätigungselement (64).
Vorrichtung zum Verschließen eines Rohres nach Anspruch 8, mit einem Zuganpassungselement (42, 114) zum Steuern der Vorbelastung des unteren Betätigungselementes (64) in Bezug auf die Steuerstange (28), um dadurch die erforderliche Kraft einzustellen, die zum Bewegen der Steuerstange (28) nach unten erforderlich ist.